Phantom 4 RTK меняет всё! 5 причин

Phantom 4 RTK (Real-Time Kinematic) — это версия популярного потребительского DJI Phantom 4 Pro для корпоративного сегмента. С ценой в $6,500 Phantom 4 RTK может показаться дорогим для неподготовленного пользователя. На самом деле, эта система стоит примерно треть стоимости существующих решений для точного картографирования и геодезии с использованием дронов. Также похоже, что Phantom 4 RTK превзойдет существующие решения во многих аспектах. В результате DJI готова не только доминировать на рынке картографирования с помощью дронов. Что еще более важно, Phantom 4 RTK ускорит внедрение картографирования с помощью дронов и рост прорывных технологий. Phantom 4 RTK меняет всё, и вот 5 причин, почему!

Точность по одной низкой цене

При цене в 6500 долларов RTK стоит на 5000 долларов дороже, чем Phantom 4 Pro ($1,499). Это может показаться дорого, но DJI просто обошла конкурентов в 2-3 раза. Существующие системы точного картографирования обычно включают дрон стоимостью более 10 000 долларов и базовую станцию, которая также стоит более 10 000 долларов. Посчитайте, Phantom 4 RTK на самом деле является отличным предложением.

Комплект Phantom 4 RTK включает наземную станцию D-RTK 2. Обычно система RTK, будь то на дроне или нет, состоит из стационарной наземной станции и ровера. Ровер — это часть системы, которую перемещает оператор. В данном случае ровер — это Phantom. Всё это поставляется в единой интегрированной системе, что весьма удивительно, учитывая доступные альтернативы. Phantom 4 RTK уже выглядит явным победителем, но в этой истории есть и другие детали.

Реклама — прокрутите для просмотра другого контента

Phantom 4 RTK с базовой станцией D-RTK 2 (справа)

Что такое RTK?

Прежде чем углубляться, давайте разберемся с парой определений. RTK расшифровывается как “Real Time Kinematic” (Кинематика в реальном времени), что на самом деле мало что говорит. По сути, это взлом стандартной системы GPS, где достигается дополнительная точность путем анализа не только данных в сигнале, но и самой несущей частоты сигнала.

Точность драматически улучшается за счет анализа двух частот, что позволяет системе устранять так называемую «неоднозначность целых чисел». Это довольно сложная тема, но она способствует тому, что ровер RTK определяет свое местоположение с невероятной точностью до сантиметра.

Что такое PPK?

PPK (Post Process Kinematic) — очень похожая на RTK технология. PPK обрабатывает точное местоположение ровера, в данном случае Phantom 4 RTK, на основе сохраненных данных. В отличие от этого, RTK выполняет вычисления в реальном времени. PPK может быть более надежным в условиях сильных радиочастотных помех, таких как в городах. Хорошая новость заключается в том, что Phantom 4 RTK способен выполнять как RTK, так и PPK миссии. И не волнуйтесь, если дрон потеряет сигнал во время полета RTK, у DJI есть решение и для этого.

Если сигнал RTK слабый и дифференциальные данные не могут быть переданы во время фотограмметрической съемки или полета по маршруту, пользователи могут после полета прочитать необработанные данные наблюдений спутников, записанные на карту microSD на борту летательного аппарата, а затем использовать технологию PPD для достижения точности позиционирования на уровне сантиметров. – Руководство пользователя Phantom 4 RTK

Phantom 4 RTK с совершенно новым пультом управления

Два способа подключения Phantom 4 RTK

Существует более одного способа достижения точности на уровне сантиметров с помощью Phantom 4 RTK. Строительная компания Strabag указывает, что наиболее точным решением является использование станции D-RTK 2, особенно когда беспроводное сетевое соединение нестабильно или отсутствует. DJI предоставила второе решение для обеспечения точного позиционирования — сетевое решение RTK, интегрированное с пультом дистанционного управления.

Phantom 4 RTK оснащен встроенной системой DJI Onboard D-RTK, которая предоставляет более точные данные для позиционирования на уровне сантиметров, чтобы повысить точность операций при использовании с мобильной станцией DJI D-RTK 2 High-Precision GNSS или сетевым сервисом RTK… Сетевой сервис RTK использует пульт дистанционного управления вместо базовой станции для подключения к одобренному сетевому RTK-серверу для получения дифференциальных данных. – Руководство пользователя Phantom 4 RTK

Новый пульт Phantom 4 RTK

Пульт управления Phantom 4 RTK получил множество улучшений. К сожалению, дрон не будет совместим с пультом Phantom 4 Pro, но промышленные пилоты будут рады перейти на него из-за новых функций. Вот все улучшения пульта Phantom 4 RTK:

• Слот для карты microSD
• Встроенный динамик
• Горячая замена аккумуляторов
• Network RTK с 4G-модемом
• Приложение GS RTK предустановлено в каждом пульте дистанционного управления

Пульт Phantom 4 RTK поддерживает сетевой модем

Более быстрый рабочий процесс с Phantom RTK

Время — деньги, а создание карт стало дешевле. Преимущества дрона с возможностью RTK огромны. Сегодня пилотам необходимо несколько известных точек на земле, как правило, от 5 до 10, чтобы достичь точных карт. Эти наземные опорные точки (GCP) дороги в установке, так как их необходимо устанавливать вручную. Установка GCP обычно выполняется с помощью ровера RTK, того же, что DJI установила на Phantom 4 RTK!

Вот немного больше информации об установке GCP от Пола Айткена, главного пилота DroneU и инструктора по фотограмметрии. DroneU является лидером в области обучения и подготовки пилотов дронов.

«При обычном картографировании с помощью дронов [до Phantom 4 RTK] GCP состоят из 2 частей. Первая часть — это физический маркер на земле, вторая часть — точное GPS-положение для «стрельбы» по точке на земле.

Физический маркер на земле так же важен, как и GPS-устройство, используемое для маркировки указанной точки. Маркер GCP должен иметь легко различимый центр с контрастными цветами. Сколько GCP мы должны использовать? Обычно ответ — 5 GCP и 2 контрольные точки, всего 7 маркеров.»

Пол далее подтверждает, насколько мощным может быть Phantom 4 RTK.

«Это фундаментальная причина, по которой P4P RTK может обеспечить такую большую ценность. Если Phantom 4 RTK может получать геометки изображений с точностью до сантиметра, вам не понадобятся GCP или их разметка в программном обеспечении. Это значительно экономит время в поле и время, проведенное за компьютером при постобработке данных.»

Пол так сильно мучился с поиском хороших GCP для установки на землю, что DroneU создали свои собственные. Вы можете купить комплект из 5 штук здесь. Пол подчеркивает необходимость использования контрольных точек в любой миссии картографирования с помощью дронов, где важна точность. Контрольная точка — это, по сути, дополнительный GCP, но она не используется для создания карты. Вместо этого контрольные точки используются для проверки точности карты. Независимо от того, картографируете ли вы с помощью дрона с поддержкой RTK или с помощью традиционных GCP, контрольные точки должны использоваться.

Некоторые практические испытания европейской строительной компании Strabag также указывают на успех в значительном сокращении количества используемых GCP. До Phantom 4 RTK они сообщали о необходимости 20–40 GCP на квадратный километр. Теперь они используют всего 3–5 GCP для достижения желаемой точности, что составляет 7–8-кратное сокращение количества GCP.

Посадочная площадка DroneU (справа, оранжевая и синяя), которая также служит наземной контрольной точкой. GCP отмечена на изображении слева. Источник: DroneU

Действительно ли Phantom 4 RTK точен?

Благодаря отличной работе Pix4D, мы уже получили довольно хороший ответ на этот вопрос. Pix4D в настоящее время является ведущей компанией-разработчиком программного обеспечения для картографирования с помощью дронов и восходящей звездой своей материнской компании Parrot. Pix4D провела 2 сценария, один в городской среде и один на открытых полях, чтобы протестировать точность RTK, PPK, GCP и полетов со стандартным GPS.

Таблица составлена автором. Данные: Pix4D

Результаты говорят сами за себя. При использовании только GPS точность составляла всего 358 сантиметров, или около 12 футов. Это не очень хорошо. По словам Пола Айткена, такая точность бесполезна для большинства картографических приложений.

Точность карт, полученных с использованием традиционного метода GCP, была сильно связана с навыками человека, размещающего наземные точки. В одном примере GCP дали среднеквадратичную ошибку 65 см (2 фута).

Точность карт, снятых с использованием RTK, PPK и хорошо расположенных GCP, всегда была лучше 10 см (4 дюйма). Лучший результат был достигнут при использовании RTK на поле, где была достигнута точность 2,7 см RMS. В целом, результаты весьма убедительны. RTK, похоже, станет значительным средством экономии времени для профессионалов в области картографирования с помощью дронов, как только он получит более широкое распространение.

Существуют дополнительные практические данные о точности, предоставленные строительной компанией Strabag. В рекламном видео DJI Strabag сообщает о достижении горизонтальной точности 3 сантиметра без использования каких-либо наземных контрольных точек. С повышением доступности RTK трудоемкая задача по установке нескольких GCP, возможно, уходит в прошлое.

Интеграция = точность

Существующие дроны с роверами RTK на борту не только дороги, но и изготовлены компанией, которая собирает комплектующие от нескольких поставщиков. Многие из этих комплектующих, вероятно, от DJI, в то время как камера может быть от другого источника. Поскольку Phantom 4 RTK полностью собран DJI, вероятно, есть большие преимущества с точки зрения интеграции и точности.

Одним из этих преимуществ является то, что DJI называет TimeSync. Вот как они это описывают.

TimeSync гарантирует, что каждая фотография использует самые точные метаданные и фиксирует данные о позиционировании в центре CMOS-сенсора — оптимизируя результаты фотограмметрических методов и позволяя изображению достигать данных о позиционировании на уровне сантиметров. – DJI

Ключевой термин в приведенной выше цитате — «изображение». Геодезисты и картографы хотят точности изображения, а не просто точности позиционирования дрона. Большинство RTK-дронов с радостью хвастаются точностью положения дрона. Но насколько точна карта?

Интегрированные датчики обеспечивают наиболее точные данные

Для достижения более точных результатов DJI будет записывать не только положение ровера, но и данные с других датчиков дрона, прежде всего IMU (инерциальный измерительный блок).

Точное положение камеры может быть рассчитано Phantom 4 RTK на основе углов стабилизатора и угла наклона дрона, измеренных IMU. Угол наклона дрона будет варьироваться в зависимости от скорости полета и условий ветра. Можете ли вы доверять другим RTK-роверным решениям для дронов, чтобы они достигали такой детализации в обеспечении точности? Я не уверен.

DJI утверждает, что данные о позиционировании будут сопоставлены с «центром CMOS». Я подозреваю, что данные фактически сопоставляются с центром входного зрачка камеры. Входной зрачок — это место, где фактически собирается информация, а данные только захватываются и оцифровываются на CMOS-сенсоре. DroneDJ ожидает ответа от DJI по этому вопросу.

Камера Phantom 4 Pro почти идеальна

Прежде чем обсуждать улучшения камеры Phantom 4 RTK, стоит рассмотреть, почему камера Phantom 4 Pro уже является самой практичной камерой для картографирования. Когда дело доходит до картографирования, все сводится к разрешению. 20-мегапиксельный сенсор Phantom 4 Pro трудно превзойти.

Камера Phantom 4 Pro (слева) имеет механический глобальный затвор, в отличие от Mavic 2 Pro (справа).

Соответствие характеристикам сенсора — это другое дело, и многие камеры не имеют объективов, которые могли бы использовать все эти пиксели. Камеры Phantom 4 Pro и Phantom 4 RTK имеют объективы, которые справляются с этой задачей. Камера Phantom 4 Pro так же хороша для картографирования, как и более новая Mavic 2 Pro ($1,499), но с одним существенным улучшением — механическим глобальным затвором.

Глобальный затвор не важен для большинства фотографий, но является значительным улучшением для картографирования. Картографирование использует фотографии, сделанные во время движения дрона с довольно высокой скоростью. Вы могли бы замедлить свой Mavic 2 Pro, чтобы уменьшить эффект «роллинг шаттера», который он испытывает, но это обойдется вам в дополнительные аккумуляторы, время в поле и время на очистку данных при постобработке.

Камера Phantom 4 Pro максимально четкая

Я измерял камеру Phantom 4 Pro и обнаружил, что она очень резкая при полностью открытой диафрагме f/2.8. Тысячи довольных пилотов согласны. С размером пикселя 2,4 микрометра 20-мегапиксельный сенсор хорошо сочетается с объективом, который создает размер пятна примерно в 1,4 пикселя. Это означает, что свет от данной точки в пространстве распределяется всего по 1,4 пикселя. Почему объективы не могут фокусировать свет лучше, чем это? Это фундаментальная проблема физики и явление, называемое дифракцией. Даже лучшие объективы не могут преодолеть физику.

Сравните размер пятна Phantom 4 Pro с Mavic 2 Zoom при f/3.8 (в телескопическом режиме), где размер пятна в 3 раза больше размера пикселя. В результате изображения Mavic 2 Zoom немного размыты при оптическом зуме 2-кратного увеличения. Размытые изображения не только менее привлекательны, но и менее точны. Phantom 4 Pro действительно использует все свои пиксели и заставляет их работать.

DroneDeploy тестирует камеры Phantom

Технический отчет от DroneDeploy подробно описывает повышенную точность картографирования, достигнутую с помощью Phantom 4 Pro, который имеет ту же камеру, что и Phantom 4 RTK. DroneDeploy позиционирует себя как «… ведущая облачная программная платформа для коммерческих дронов».

В своих тестах DroneDeploy продемонстрировал повышение точности на 20–50%, используя Phantom 4 Pro по сравнению со старым Phantom 3 Pro. Phantom 3 Pro использует меньший 12-мегапиксельный сенсор 1/2.3 дюйма.

Разрешение 20-мегапиксельного Phantom 4 Pro лучше на любой высоте по сравнению с меньшей 12-мегапиксельной камерой Phantom 3. Источник: Drone Deploy

Phantom 4 RTK имеет «индивидуальную» камеру

Phantom 4 RTK выводит это на новый уровень, добавляя пользовательские константы искажения для каждой камеры. RTK использует ту же камеру, что и Phantom 4 Pro, но с возможностью корректировать искажения на уровне, невиданном ранее на летающих платформах.

Полученные параметры искажения сохраняются в метаданных каждого изображения, позволяя программному обеспечению для постобработки корректировать каждый файл уникальным образом для каждого пользователя. – DJI

Я видел некорректированные искажения в JPEG от DJI раньше. Это связано с тем, что DJI исторически применяет коррекцию искажений, которую, как ожидается, будет хорошо выполнять большинство их дронов определенной модели. К сожалению, каждая камера немного отличается, поэтому коррекция искажений никогда не была идеальной.

Тестовая мишень DroneDJ, как видно с Mavic 2 Pro. Левая сторона — из RAW-изображения, и искажения не скорректированы. Стандартная коррекция искажений в JPEG справа очень хороша для моего Mavic 2 Pro, но все еще не идеальна.

С индивидуальными константами калибровки объектива на Phantom 4 RTK карты теперь могут быть еще более точными, с пикселями, которые фактически соответствуют тому, где их предполагает программное обеспечение.

Скрытые расходы на картографирование

Многие профессионалы считают, что Phantom 4 Pro недостаточно «крутой» дрон для картографирования. Конечно, вам нужен более крупный дрон с более крупной камерой, верно? Есть причина, по которой Phantom 4 Pro уже является лучшим дроном для картографирования, его недорого купить, и он также недорог в эксплуатации.

Учтите, что Phantom 4 имеет время полета 30 минут, а аккумуляторы стоят всего 109 долларов. В отличие от этого, пара аккумуляторов Inspire 2 обойдется вам в 3 раза дороже, а время полета Inspire 2 меньше, чем у Phantom 4 RTK. Если у вас большая площадь для картографирования, вы можете потратить более тысячи долларов только на аккумуляторы.

При таком раскладе неудивительно, что Phantom 4 Pro в настоящее время является лучшим дроном для многих коммерческих применений. Phantom 4 RTK полностью совместим с аккумуляторами Phantom 4 Pro и Advanced, поэтому вам не придется пополнять запасы, если у вас уже есть Pro.

Phantom 5 RTK?

Должны ли корпоративные клиенты беспокоиться о том, что их Phantom 4 RTK устареет через 3 месяца из-за Phantom 5 RTK? Я так не думаю. Phantom 5 почти наверняка будет иметь сменные объективы, что может исключить возможность использования индивидуальных констант искажения для каждого изображения.

Кроме того, Phantom 5, вероятно, по-прежнему будет использовать 1-дюймовый 20-мегапиксельный сенсор, так что реальной причины для обновления нет. Phantom 5 будет сосредоточен на объективах и цветопередаче Hasselblad. Объектив Phantom 4 Pro уже отлично подходит для картографирования, и точный цветовой профиль, который вы используете, не окажет существенного влияния на качество карты.

Phantom 4 RTK меняет всё

Хотя Phantom 4 RTK не привлекает столько внимания, сколько другие продукты DJI, это, вероятно, самый важный дрон 2018, 2019 и, возможно, даже 2020 года. Так же, как DJI доминировала на потребительском рынке, теперь она готова сделать то же самое и на коммерческом рынке. Но это не самая захватывающая часть.

Самый захватывающий аспект Phantom 4 RTK заключается в том, что он позволит гораздо более быстрое внедрение картографирования и быстрый рост коммерческих возможностей для дронов. Барьер для входа значительно снижен, и я с нетерпением жду, что произойдет дальше.

Вот 5 основных причин, почему Phantom 4 RTK меняет всё:

• При цене в треть от стоимости существующих решений, RTK-дроны наконец-то стали доступными
• Phantom 4 RTK — это интегрированное решение от самого надежного имени в мире дронов. Обучение, время настройки и точность, вероятно, значительно улучшатся по сравнению с существующими решениями.
• Калиброванное искажение изображений обеспечивает еще лучшую точность
• Сокращение числа GCP означает больше работы за меньшее время, экономя деньги клиентов
• Аккумуляторы и другие расходы на эксплуатацию Phantom невелики, это одна из причин, по которой Phantom 4 Pro уже доминирует на рынке картографирования.

ОСТАВАЙТЕСЬ НА СВЯЗИ!

Если вы хотите быть в курсе всех последних новостей, инсайдов, слухов и обзоров дронов, подписывайтесь на нас в Twitter, Facebook, YouTube, Instagram или подпишитесь на нашу email-рассылку DroneRise, которая выходит каждое утро в 6 утра по будням.

Если вы хотите помочь нам развиваться, вы можете купить свой следующий дрон по одной из следующих ссылок напрямую у производителей, таких как DJI, Parrot, Yuneec или у розничных продавцов, таких как Amazon, B&H, BestBuy или eBay. Мы получим небольшую комиссию, и это не будет стоить вам ничего дополнительно. Спасибо!